Устройство для восстановления окислов железа - SU704463A3

Описание

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСЛОВ ЖЕЛЕЗА line А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - печь со схемой движения газов, поперечное сечение. Устройство содержит шахтную печь i, которая имеет стальной наружный корпус 2 с огнеупориы.м материалом 3. В верхней части печи 1 расположен бункерный питате.ль 4, из которого в иечь загружается твердый гранулированный материал. Этот материал состоит из окиси железа в форме кусков или гранул и твердого углеводородного топлива . Загружаемый в печь материал под дей:ствием собствен} ого веса проходит через или несколько подающих труб 5, образуя внутри печи плотную массу гранулированного твердого материала или пшхты. Восстановленный продукт выводится из печи транспортером 6, расположенным под разгрузочной трубой 7, Выгрузка восстановленного продукта, представляющего собой металлизированные гранулы или куски, из разгрузочной трубы 7 создает непрерывное гравитационное движение гранулированной П1ИХТЫ, Через шихту пропускается в вертикальном наиравлении электрический ток. Для этого используются электроды 8, состоящие из нескольких стержней их теплостойкого сплава (на чертежах показано только два таких электродных стержня, которые проходят через печь по всей ее ширине и заканчиваются на противоположной стенке печи в ее огнеупорной к.1адке). Электроды расг1ола|-аются в верхней и нижней зонах печи. На каждо.м стержне можно установить диски 9 из термостойкого сплава, увеличивая тем самым внешнюю поверхность; электродов . Количество электродных стержней зависит от горизонтального размера печи. При пропускании тока через печь в вертика .льном наиравлении печь может иметь любое поперечное сечение, в частности квадратное , круглое, прямоу|ольное, овальное и т. д. В определенных ио высоте местах нечи установлены термопары 10 для измерения температуры шихты, которые размещеиы в изоляторах 11, закрепленных на корнусе печи. Эти термопары измеряют температуру ишхты на разных ио высоте иечи уровнях ио мере движения шихты через печь. Верхний электрод может вран аться в подп И11инках 12, которые установлены либо вне печи, либо на изоляторах на стенках печи . Количество таких электродов зависит от размеров (оперечного сечения печи. Е5ерхиий вранлающийся электрод играет роль подающего механизма и приводится в движение привод1 ым механизмом 13 осиилирующего действия. Но крайней мере один из нижних электродов также вынолиен вращающимся и распо.;1ожен в изолированных герметичпых подшипниках 14, KOTOpi.ie можно разместить как снаружи, так и закреиить их на корпусе печи. Нижний электрод ириводится в движение приводным механизмом 15. На верхнем и нижнем электродах закреплены диски, выполненные в виде сегментов , осуществляющих измельчение шихты в верхней и нижней зонах печи, причем угловая протяженность каждого из таких сегментов 180-270°. При вращении электрода в подшипниках он выполняет одновременно роль механизма подачи шихты и механизма дробления шихты, способствуя перемещению материала вниз от противоположных стенок печи и одновременно разбивая на части спекшиеся куски горячего материала . Газы выходят из печи но отводящей трубе 16, расположенной над верхни.м уровнем загрузки. Нижний кон(щ подающий трубы 5 находится ниже отводящей трубы 16, в результате чего внутри печи образуется свободное пространство, которое обеспечивает симметричное вытекание газов из шихты и их свободное движение к отводящей трубе. Специальная система очистки и рециркуляции газа обеспечивает не только его очистку от твердых и конденсируемых примесей, но и охлаждение газа, что позволяет получать холодный технологический газ. Газ, выходящий из п ахтной печи по трубе 16, попадает в .масляный газоочиститель 17, в котором из газа выделяются образующие ц.ла.м смолы, масла и твердые при.. Насос 18 перекачивает этот 1плам обратно в печь по инжекционной трубе 19, которая имеет открытый нижний конец, расположенный ниже верхнего уровня шихты, и поступающие в печь компоненты щлама вступают во взаимодействие с шихтой, что иск.почает их вторичное попадание в.месте с до.менным газом в масляный газоочиститель. Газ из масляного газоочистигеля направляется в водяной газоочиститель 20, в котором газ дополнительно охлаждается и очищается. Охлажденный и очин енный газ откачивается из газоочистителя 20 воздуходувкой 21. При необходи.мости н трубе 22 можно установить клапан 23. Часть газа поступает в трубу 24, способствуя инжекции пJлa.мa в загружаемую в печь цшхту. ОсновР ая часть газа в виде холодного технологического газа возвращается в печь по подводящей трубе 25, проходя через расположенный в печи газораспределитель. Некоторое количество технологического газа необходимо выбрасывать в атмосферу, так как при взаимодействии твердого углерода с кислородом окиси железа в иечи образуются окись углерода и углекислый газ. При этой реакции выде.шется определенное количество газа, и излишек газа выбрасывается в атмосферу через вентиляционный кана,. Такой выбрасываемый в атмосферу газ является источником энергии, что позволяет использовать его в соответствующих целях.

Устройство работает следующим образом .

Гранулы или куски окиси железа смешиваются с твердым углеводородным топливом, например бурым или серым углем либо коксом , а затем подаются по трубе внутрь оечи , образуя в ней плотную массу шихты. Печь нагревают электротехнически, пропуская электрический ток через шихту .между находящимися в печи электродами. Прямо восстановленные гранулы железа являются электрическими проводниками даже на ранней стадии восстановления, когда металлическое железо образуется только на поверхности гранул. В начальной стадии работы шахтной печи с электронагревом в печь загружаются частично металлизированное прямо восстановленное железистое сырье, нефтяной кокс или любой другой электропроводимый материал. После некоторого времени работы печи в ней получаются восстановленные или частично металлизированные гранулы , которые .можно использовать в качестве сырья в момент запуска установки. Можно для этих целей применять другие токопроводные материалы, причем гранулы, металлизированные по крайней мере на 6%, являются токопроводником. В шахтной печи имеются три отдельные рабочие зоны. Верхняя часть печи образует зону предварительного восстановления, в которой шихта нагревается за счет конвекции газами, движущимися противотоком по отношению к направлению движения шихты . Уголь или другое углеродное топливо, содержащееся в загружаемой в печь шихте, выделяет конденсируемые и неконденсируемые летучие. Неконденсируемые летучие, представляющие, собой в основном водород и углеводороды, образуют до.менный газ, который выходит из печи, очишается и вновь подается в печь. Шихта играет роль движущегося плотного гранулированного слоя, который эффективно препятствует забиванию газоотводяш,их труб тяжелыми жидкими соединениями. Некоторые тяжелые .масла и смолы имеют тенденцию к смачиванию угля и абсорбируются окисной шихтой; в результате их реакции с шихтой в газе выделяются СОг и пары воды. Высокое соотношение между количеством окисной щихты и тяжелых жидких соединений снижает тенденцию шихты к спеканию вблизи верхней границы шихты. В этой зоне предварительного восстановления окисная шихта восстанавливается незначительно, т. е. ее металлизация не превышает 25% и происходит за счет взаимодействия окиси железа с водородом и окисью углерода, которые содержатся в подни.маюцл.ихся вверх газах. При этом шихта, прежде чем она пройдет через зону предварител-ьного восстановления, становится электропроводной.

Центральная часть шахтной печи образует зону восстановления, в которой получается металлическое железо за счет взаимодействия обожженного угля, образующегося из углеродного топлива, с кислородом окисла железа. Реакции, протекающие в зоне восстановления, являются эндотермическими . Необходимое для этого тепло получается электротермическим способом.

Нижняя часть шахтной печи образует зону охлаждения, в которой холодный технологический газ или другой охлаждающий газ пропускается через горячий продукт, прежде чем он выйдет из печи.

В продукте, выгружаемом из шахтной печи, содержится восстановленное железо зола из угля и некоторое остаточное количество обожженного угля, имеющего очень .малые раз.меры частиц. Выгружаемый из печи продукт просеивается с отделением восстановленного железа, а затем оставшийся на сетке материал пропускается через магН11тный сепаратор, где из него выделяется чистый восстановленный продукт. К загружаемому в печь материалу .можно добавить небольшое количество (до 5% 110 весу) известняка или доломита, который вступает в редакцию с серой, выделяющей из шихты внутри печи. Образующийся при этом неметаллический материал можно извлечь из прямо восстановленного железистого про.дукта с помощью .магнитного сепаратора . Таки.м образом, при прямом восстановлении окиси железа до .металлического железа в восстановительной печи шахтного типа с использованием в качестве восстановителя гвердого топлива можно существенно снизить расход энергии и сделать работу устройства более эффективной. Формула изобретения 1.Устройство для восстановления окислов железа, содержащее щахтную печь с V3лами загрузки и разгрузки материала, средства подвода и отвода газа, его охлаждения н очистки, электроды с внешним источником электрической мощности, расположенные в зонах предварительного и окончательного восстановления, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса восстановления, электроды снабжены дисками и расположены горизонтально по центру печи, причем концы электродов закреплены в ее стенках. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электроды расположены в подшипниках с возможностью вращения. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что диски выполнены из теплостойкого сплава с зубьями для измельчения и дробления материала.

Реферат

Формула